全優(yōu)課堂·物理·選擇性必修第三冊(cè)(人教版) 課件 第2章　3　第2課時(shí) 氣體實(shí)驗(yàn)定律綜合應(yīng)用

第二章氣體、固體和液體3氣體的等壓變化和等容變化第2課時(shí)氣體實(shí)驗(yàn)定律綜合應(yīng)用

1.理解理想氣體是一種物理模型，是根據(jù)實(shí)驗(yàn)推理假設(shè)出來(lái)的.2.知道氣體變化規(guī)律的微觀原因.3.能理解氣體變化的三個(gè)定律的圖像意義以及解決生活中的問(wèn)題．課前·

自主預(yù)習(xí)1．理想氣體在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵循_______________的氣體．2．理想氣體與實(shí)際氣體在________不低于零下幾十?dāng)z氏度、________不超過(guò)大氣壓的幾倍的條件下，把實(shí)際氣體當(dāng)作理想氣體來(lái)處理．理想氣體氣體實(shí)驗(yàn)定律溫度壓強(qiáng)1．玻意耳定律一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度保持不變時(shí)，分子的平均動(dòng)能一定，體積減小時(shí)，分子的____________增大，氣體的壓強(qiáng)就________．2．查理定律一定質(zhì)量的某種理想氣體，體積保持不變時(shí)，分子的___________保持不變．在這種情況下，溫度升高時(shí)，分子的__________增大，氣體的________就增大．氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋密集程度增大密集程度平均動(dòng)能壓強(qiáng)3．蓋-呂薩克定律一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度升高時(shí)，分子的___________增大．只有氣體的________同時(shí)增大，使分子的___________減小，才能保持壓強(qiáng)不變．平均動(dòng)能體積密集程度課堂·

重難探究1．理想氣體是一種物理模型理想氣體是對(duì)實(shí)際氣體的一種科學(xué)抽象，就像質(zhì)點(diǎn)模型一樣，是一種理想模型，實(shí)際并不存在．理想氣體2．特點(diǎn)(1)嚴(yán)格遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律及理想氣體狀態(tài)方程．(2)理想氣體分子本身的大小與分子間的距離相比可忽略不計(jì)，分子不占空間，可視為質(zhì)點(diǎn)．(3)理想氣體分子除碰撞外，無(wú)相互作用的引力和斥力．(4)理想氣體分子無(wú)分子勢(shì)能，內(nèi)能等于所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能之和，只和溫度有關(guān)．例1

(多選)關(guān)于理想氣體，下列說(shuō)法正確的是 (

)A．理想氣體能嚴(yán)格遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律B．實(shí)際氣體在溫度不太高、壓強(qiáng)不太小的情況下，可看成理想氣體C．實(shí)際氣體在溫度不太低、壓強(qiáng)不太大的情況下，可看成理想氣體D．所有的實(shí)際氣體在任何情況下，都可以看成理想氣體【答案】AC【解析】理想氣體是在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都能遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體，A正確．理想氣體是實(shí)際氣體在溫度不太低、壓強(qiáng)不太大情況下的抽象，B、D錯(cuò)誤，C正確．變式1

(多選)下列對(duì)理想氣體的理解，正確的有 (

)A．理想氣體實(shí)際上并不存在，只是一種理想模型B．只要?dú)怏w壓強(qiáng)不是很高就可視為理想氣體C．一定質(zhì)量的某種理想氣體的內(nèi)能與溫度、體積都有關(guān)D．在任何溫度、任何壓強(qiáng)下，理想氣體都遵循氣體實(shí)驗(yàn)定律【答案】AD【解析】理想氣體是一種理想化模型，溫度不太低，壓強(qiáng)不太大的實(shí)際氣體可視為理想氣體；只有理想氣體才遵循氣體的實(shí)驗(yàn)定律，A、D正確，B錯(cuò)誤．一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能完全由溫度決定，與體積無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤．1．玻意耳定律(1)宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在溫度保持不變時(shí)，體積減小，壓強(qiáng)增大；體積增大，壓強(qiáng)減小．氣體實(shí)驗(yàn)定律的微觀解釋(2)微觀解釋：溫度不變，分子的平均動(dòng)能不變．體積越小，分子越密集，單位時(shí)間內(nèi)撞到容器壁單位面積上的分子數(shù)就越多，氣體的壓強(qiáng)就越大，如圖所示．2．查理定律(1)宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在體積保持不變時(shí)，溫度升高，壓強(qiáng)增大；溫度降低，壓強(qiáng)減?。?2)微觀解釋：體積不變，則分子密度不變，溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，分子撞擊容器壁單位面積的作用力變大，所以氣體的壓強(qiáng)增大，如圖所示．3．蓋-呂薩克定律(1)宏觀表現(xiàn)：一定質(zhì)量的某種理想氣體，在壓強(qiáng)不變時(shí)，溫度升高，體積增大，溫度降低，體積減小．(2)微觀解釋：溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，撞擊容器壁的作用力變大，而要保持壓強(qiáng)不變，則影響壓強(qiáng)的另一個(gè)因素需改變，即分子的密集程度減小，所以氣體的體積增大，如圖所示．例2

一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生等容變化，從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，這一過(guò)程的p-t圖像如圖所示，

AB為一條線段，圖線的反向延長(zhǎng)線與t軸相交于C點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是

(

)A．p與t成正比B．氣體的密度增大C．氣體分子的平均動(dòng)能減小D．氣體分子的平均動(dòng)能增大【答案】D【解析】一定質(zhì)量的理想氣體等容變化，

p與熱力學(xué)溫度T成正比，而T＝273＋t，與t并不成正比，A錯(cuò)誤；等質(zhì)量、等容，所以密度不變，B錯(cuò)誤；溫度為分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，由于A→B溫度升高，則分子平均動(dòng)能增大，C錯(cuò)誤，D正確.變式2

(多選)如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A沿平行縱軸的直線變化到狀態(tài)B，則下列對(duì)于它的狀態(tài)變化過(guò)程的說(shuō)法，不正確的是

(

)A．氣體的溫度不變B．氣體的內(nèi)能增加C．氣體的分子平均速率減小D．氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)與容器壁單位面積上碰撞的次數(shù)不變【答案】ACD【解析】從p-V圖像中的AB圖線看，氣體狀態(tài)由A變到B為等容升壓，根據(jù)查理定律，一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)體積不變時(shí)，壓強(qiáng)跟熱力學(xué)溫度成正比，所以壓強(qiáng)增大，溫度升高，A錯(cuò)誤；一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能僅由溫度決定，所以氣體的溫度升高，內(nèi)能增加，B正確；氣體的溫度升高，分子平均速率增大，C錯(cuò)誤；氣體壓強(qiáng)增大，則氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)與器壁單位面積上碰撞的次數(shù)增加，D錯(cuò)誤．變式3

(2023年江蘇卷)如圖所示，密閉容器內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，該過(guò)程中 (

)A．氣體分子的密度增大B．氣體分子的平均動(dòng)能增大C．單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對(duì)單位面積器壁的作用力減小D．單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的氣體分子數(shù)減少【答案】B【解析】由圖可知p＝CT，則從A到B為等容線，即從A到B氣體體積不變，則氣體分子的密度不變，A錯(cuò)誤；從A到B氣體的溫度升高，則氣體分子的平均動(dòng)能變大，B正確；從A到B氣體的壓強(qiáng)變大，氣體分子的平均速率變大，則單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對(duì)單位面積的器壁的碰撞力變大，C錯(cuò)誤；氣體分子的密度不變，從A到B氣體分子的平均速率變大，則單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的氣體分子數(shù)變大，D錯(cuò)誤．氣體實(shí)驗(yàn)定律的綜合應(yīng)用2．利用氣體實(shí)驗(yàn)定律解決問(wèn)題的基本思路例3

(多選)如圖所示，一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)沿1→2→3→1的順序作循環(huán)變化．若用V-T或p-V圖像表示這一循環(huán)，下圖中可能正確的選項(xiàng)是(

)ABCD【答案】AD變式4一氣象探測(cè)氣球，在充有壓強(qiáng)為1.00atm(即76.0cmHg)、溫度為27.0℃的氦氣時(shí)，體積為3.50m3.在上升至海拔6.50km高空的過(guò)程中，氣球內(nèi)氦氣的壓強(qiáng)逐漸減小至此高度上的大氣壓36.0cmHg，氣球內(nèi)部因啟動(dòng)了持續(xù)加熱設(shè)備而維持其溫度不變．此后停止加熱，保持高度不變．已知在這一海拔高度氣溫為－48.0℃.求：(計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)(1)氦氣在停止加熱前的體積；(2)氦氣在停止加熱較長(zhǎng)一段時(shí)間后的體積．解：(1)在氣球上升至海拔6.50km高空的過(guò)程中，氣球內(nèi)氦氣經(jīng)歷一個(gè)等溫變化過(guò)程．根據(jù)玻意耳定律有p1V1＝p2V2，①式中p1＝76.0cmHg，V1＝3.50m3，p2＝36.0cmHg，V2是在此等溫過(guò)程末氦氣的體積．由①式得V2≈7.39m3.②(2)在停止加熱較長(zhǎng)一段時(shí)間后，氦氣的溫度逐漸從T1＝300K下降到與外界氣體溫度相同，即T2＝225K．這是一等壓過(guò)程．根據(jù)蓋-呂薩克定律有小練·

隨堂鞏固1．如圖所示為0.3mol的某種氣體的壓強(qiáng)和溫度關(guān)系的p-t圖線．p0表示標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，則在狀態(tài)B時(shí)氣體的體積為 (

)A．5.6LB．3.2LC．1.2LD．8.4L【答案】D2．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A→狀態(tài)B→狀態(tài)C→狀態(tài)D→狀態(tài)A的循環(huán)過(guò)程，A、B、C、D這四個(gè)狀態(tài)，體積最大的是

(

)A．狀態(tài)A B．狀態(tài)BC．狀態(tài)C D．狀態(tài)D【答案】C3．如圖所示，汽缸懸空而靜止，設(shè)活塞和缸壁間無(wú)摩擦且可以在缸內(nèi)自由移動(dòng)，缸壁導(dǎo)熱性能良好，使缸內(nèi)氣體溫度總能與外界大氣的溫度相同，則

(

)A．氣溫降低，汽缸的上底面距地面的高度減小B．氣溫升高，汽缸中氣體分子數(shù)的密度變大C．外界大氣壓強(qiáng)減小，彈簧伸長(zhǎng)D．外界大氣壓強(qiáng)增大，汽缸的上底面距地面的高度增大【答案】A4．(2024年北京期末)從分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)來(lái)看，一個(gè)密閉容器中氣體分子的運(yùn)動(dòng)是雜亂無(wú)章的，在某一時(shí)刻，向著任何一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的分子都有，而且向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的氣體分子數(shù)目幾乎相等，如圖所示．為簡(jiǎn)化問(wèn)題，假定氣體分子的大小可以忽略，速率均為v，每次分子與器壁碰撞作用時(shí)間為Δt，碰撞前后氣體分子的速度方向都與器壁垂直，且速率不變．已知每個(gè)分子的質(zhì)量為m，單位體積內(nèi)分子數(shù)量n為恒量．利用所學(xué)力學(xué)知識(shí)，回答以下問(wèn)題：(1)選擇一個(gè)與器壁發(fā)生正碰的氣體分子為研究對(duì)象，求碰撞過(guò)程氣體分子對(duì)器壁的作用力F0的大??；(2)推導(dǎo)出器壁單位面積受到的壓強(qiáng)p的表達(dá)式；(3)對(duì)于一定量的氣體，從宏觀上看，僅升高溫度或僅減小體積都會(huì)使氣體壓強(qiáng)增大，請(qǐng)從微觀角度說(shuō)明原因．(3)對(duì)于一定量的氣體，若僅升高溫度，氣體分子運(yùn)動(dòng)的平均速率增大，氣體分子撞擊器壁的平均作用力增大，則壓強(qiáng)增大．若僅減小體積，則氣體分子分布的密集程度增大，單位時(shí)間撞擊器壁單位面積的分子數(shù)目增多，則氣體壓強(qiáng)增大．5．潮州素有瓷都之美譽(yù)，而現(xiàn)代瓷器燒制通常采用電加熱式氣窯．燒制過(guò)程中為避免窯內(nèi)氣壓過(guò)高，窯上安有一個(gè)單向排氣閥，當(dāng)窯內(nèi)氣壓達(dá)到2.5×105Pa時(shí)，單向排氣閥變?yōu)殚_(kāi)通狀態(tài)．某次燒制前，封閉在窯內(nèi)的氣體溫度為27℃，壓強(qiáng)為1.0×105Pa.已知燒制過(guò)程中窯內(nèi)氣體溫度均勻且緩慢升高．不考慮瓷胚體積的變化，求排氣閥開(kāi)始排氣時(shí)窯內(nèi)氣體的溫度．